KR100465465B1

KR100465465B1 - Electrolytic plating device and method of the same

Info

Publication number: KR100465465B1
Application number: KR10-2001-0027961A
Authority: KR
Inventors: 마쯔다데쯔오; 가네꼬히사시; 미시마고지; 마끼노나쯔끼; 구니사와준지
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2005-01-13
Also published as: JP2001335992A; US20020000379A1; TW486761B; US6767437B2; KR20010107633A

Abstract

전해 도금 장치는, 양극과, 이것과 실질적으로 면 대 면으로 평행하게 대향하여 설치된 의사 음극 사이에 전해질을 채워 전류를 공급함으로써, 피처리 기판에의 도금 정지 기간에 있어서의 블랙 필름의 변질을 억제한다. 특히, 양극에의 전류 인가를 피처리 기판에의 도금을 재개하기 직전에 행함으로써, 피처리 기판에의 도금 성막 특성을 최대한으로 안정화할 수 있어, 전력의 소비, 양극의 용해를 억제할 수 있다. 본 장치는 블랙 필름의 형성이 현저한 구리 도금에 있어서 특히 효과적이다.The electroplating apparatus suppresses the deterioration of the black film in the plating stop period to the to-be-processed substrate by supplying an electric current by filling the electrolyte between the anode and the pseudo cathode provided to face the surface substantially in parallel with the anode. do. In particular, by applying the current to the anode just before resuming plating on the substrate, the plating film formation characteristics on the substrate can be stabilized to the maximum, and power consumption and dissolution of the anode can be suppressed. . This apparatus is particularly effective in copper plating in which formation of a black film is remarkable.

Description

전해 도금 장치 및 전해 도금 방법{ELECTROLYTIC PLATING DEVICE AND METHOD OF THE SAME}Electrolytic Plating Apparatus and Electroplating Method {ELECTROLYTIC PLATING DEVICE AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 구리의 도금 처리에 관한 것으로, 주로 반도체 기판 등에 행하는 매엽(枚葉) 처리(single wafer processing)를 행하는 전해 도금 장치 및 전해 도금 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plating process for copper, and more particularly, to an electroplating apparatus and an electroplating method for performing single wafer processing to a semiconductor substrate or the like.

오래전부터 도금 공업에서 많이 이용되어 온 구리의 전해 도금이 최근 반도체의 다층 배선용 프로세스로서 주목받고 있다. 이것은, 반도체의 다층 배선 재료에 저항율이 낮은 구리를 이용하도록 했기 때문이다. 또한 도금에 의한 성막은 단차 피복성(step coverage)이 우수하기 때문에, 배선 형성 프로세스(상감 프로세스; damascene process)와의 정합성이 좋은 것이나 스퍼터링법 등에 비하여 고속이면서 염가인 성막이 가능한 것도 도금 프로세스를 도입하는 이유가 되었다.Electrolytic plating of copper, which has been widely used in the plating industry for a long time, has recently attracted attention as a process for multilayer wiring of semiconductors. This is because copper having a low resistivity is used for the multilayer wiring material of the semiconductor. In addition, since the film formation by plating is excellent in step coverage, it is also possible to introduce a plating process that can be formed at a high speed and inexpensiveness compared with a wiring formation process (damascene process) or sputtering. It was a reason.

그러나, 구리 도금에서는, 양극의 표면에 형성되는 「블랙 필름」이라고 하는 흑색 박막에 대한 배려가 필요하다. 이 블랙 필름은 도금액 중의 산소나 염소와 양극 재료의 함인동(phosphorous containing copper)의 구리, 인의 화합물이라고 한다. 피처리 기판에 도금을 행하면 통전에 의해 음극인 피처리 기판에는 구리가, 양극에는 블랙 필름이 형성된다.However, in copper plating, consideration is needed about the black thin film called "black film" formed in the surface of an anode. This black film is said to be a compound of oxygen, chlorine, and phosphorous containing copper of the anode material and copper in the plating solution. When the substrate to be processed is plated, copper is formed on the substrate to be treated as the cathode and black film is formed on the anode by energization.

블랙 필름은 도금액 내에서 통전되고 있는 한, 안정적이지만 일단 통전을 정지시키거나 양극을 도금액으로부터 끌어올리거나 하면, 양극으로부터의 탈락이나 도금액으로의 용해 등이 발생하여 소실되게 된다. 블랙 필름이 양극의 표면에서 부분적으로 소실되게 되면, 피처리 기판인 웨이퍼 상에서의 성막의 균일성이 현저히 저하하거나, 막 표면에 석출물(precipitation)이 형성되기도 하는 등의 폐해가 확인된다.The black film is stable as long as the black film is energized in the plating liquid, but once the supply of electricity is stopped or the positive electrode is pulled out of the plating liquid, the black film is dropped and dissolved in the plating liquid, and the like disappears. When the black film is partially lost on the surface of the anode, the deterioration of the uniformity of film formation on the wafer, which is the substrate to be processed, is markedly reduced, or a precipitate may be formed on the surface of the film.

그래서 실제로는 전해 도금 장치를 사용하지 않는 시간이 일정 시간 넘으면 더미 웨이퍼(dummy wafer)를 이용하여 통전하고, 블랙 필름의 형성을 고의로 행한다. 이것을, 「공전해(anode burn-in)」라고 한다. 이 공전해는 구리 도금의 성능[매립 성능(filling performance), 막 두께의 균일성 등]을 안정적으로 얻기 위해 불가결한 것이다.Therefore, when the time which does not use an electroplating apparatus actually exceeds a predetermined time, it energizes using a dummy wafer and intentionally forms a black film. This is called "anode burn-in." This electrolysis is indispensable for stably obtaining the performance of copper plating (filling performance, uniformity of film thickness, etc.).

또한, 비용해성 양극 등 블랙 필름이 형성되지 않은 양극에서도, 전류 인가에 의한 양극의 산화 반응은 생기며, 그에 따라 양극 표면은 통전 시와 장기 방치 후에는 상태가 달라진다. 그 때문에, 블랙 필름의 유무에 상관없이 공전해가 필요하다.In addition, even in an anode in which a black film is not formed, such as an insoluble anode, oxidation reaction of the anode occurs due to the application of an electric current, and thus the surface of the anode changes state during energization and after long-term standing. Therefore, electrolysis is necessary regardless of the presence or absence of the black film.

따라서, 피처리 웨이퍼에의 도금이 일정 시간 중단된 후에는 다음의 프로세스에서의 웨이퍼 도금에 앞서, 더미 웨이퍼에의 공전해를 행할 필요가 있으며, 전해 도금 장치의 이용 효율이 현저히 저하한다고 하는 문제가 있었다.Therefore, after the plating of the wafer to be processed is stopped for a certain period of time, it is necessary to electrolyze the dummy wafer prior to the plating of the wafer in the next process, and there is a problem that the utilization efficiency of the electrolytic plating apparatus is significantly reduced. there was.

이하에 반도체 공업에서 가장 널리 이용되고 있는 컵식 전해 도금 장치를 예로 공전해의 예와 그 폐해를 설명한다. 도 1은 구리 도금을 주 목적으로 한 컵식 전해 도금 장치의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 장치는 컵(1)에 채워져 순환하는 도금액(2), 컵(1) 내에 설치된 양극(3), 양극(3)과 대향하는 웨이퍼(4) 표면에 마이너스 전위를 제공하는 전극(5), 도금액(2)이 전극(5)에 접촉하는 것을 방지하는 시일(6), 및 웨이퍼(4)와 양극(3)에 전류를 공급하는 전원(7)으로 구성된다.Examples of the electrolytic plating and its damage will be described below by taking the cup type electrolytic plating apparatus most widely used in the semiconductor industry as an example. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional view of a cup electrolytic plating apparatus mainly for copper plating. As shown in FIG. 1, the apparatus includes a plating liquid 2 filled and circulated in the cup 1, an anode 3 installed in the cup 1, and a negative potential on the surface of the wafer 4 facing the anode 3. It consists of an electrode (5) for providing a seal, a seal (6) for preventing the plating liquid (2) from contacting the electrode (5), and a power source (7) for supplying current to the wafer (4) and the anode (3). .

도금액으로서 일반적으로 이용하는 것은 황산동(copper sulfate), 황산, 염산의 혼합 수용액이다. 웨이퍼의 처리를 끝내고, 웨이퍼(4)를 분리시키면 양극(3)에는 전류가 흐르지 않게 된다. 이 상태에서 양극(3)은 도금액(2)에 노출된다. 또는, 도금액(2)을 컵(1)으로부터 배출한 경우에는 대기에 노출된다. 어떤 경우에도 양극(3) 표면에 형성된 블랙 필름은 시간과 함께 변질한다. 그 때문에, 장치 메이커는 예를 들면 도 2와 도 3에 도시된 바와 같은 메인터넌스(maintenance)를 행하는 것을 추천 및 장려하고 있다.Generally used as a plating liquid is a mixed aqueous solution of copper sulfate, sulfuric acid, and hydrochloric acid. When the wafer is finished and the wafer 4 is separated, no current flows through the anode 3. In this state, the anode 3 is exposed to the plating liquid 2. Alternatively, when the plating liquid 2 is discharged from the cup 1, it is exposed to the atmosphere. In any case, the black film formed on the surface of the anode 3 deteriorates with time. Therefore, the device maker recommends and encourages the maintenance as shown in Figs. 2 and 3, for example.

도 2와 도 3으로부터 분명히 알 수 있듯이 도금 종료 후 전해 도금 장치가 대기 상태가 되면, 도금을 재개(再開)하기 위해서는 도금을 가능하게 하는 상태까지의 준비 시간이 필요하게 된다. 이와 같이 전해 도금 장치의 실질적인 웨이퍼 처리 능력은 LSI(large scale integration) 공장에서는 낭비가 많아, LSI의 프로세스 비용 상승을 초래하였다. 특히 다층 배선 공정은 LSI 제조 공정의 후반에 있기 때문에, 공장 내의 웨이퍼는 항상 일정량 흘러 나오는 것은 아니고, 단속적(斷續的)으로 다량의 웨이퍼가 흘러 나온다. 그 때문에, 이상에서 설명된 바와 같은 공전해는 전해 도금 장치의 가동 시간의 1/3 가깝게 차지하는 경우도 있어 심각한 문제가 되었다.As can be clearly seen from Figs. 2 and 3, when the electrolytic plating apparatus is in the standby state after the completion of the plating, preparation time until the state enabling the plating is necessary to resume the plating. As such, the actual wafer processing capability of the electroplating apparatus was wasteful in a large scale integration (LSI) factory, resulting in an increase in LSI process cost. In particular, since the multi-layer wiring process is in the latter half of the LSI manufacturing process, the wafers in the factory do not always flow out in a predetermined amount, but a large amount of wafers flow out intermittently. For this reason, the electrolysis as described above may occupy nearly one third of the operating time of the electroplating apparatus, which is a serious problem.

본 발명의 목적은 공전해에 필요한 시간을 삭감하고, 처리량의 향상을 도모할 수 있는 전해 도금 장치 및 전해 도금 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an electroplating apparatus and an electroplating method capable of reducing the time required for electrolysis and improving the throughput.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 양상의 전해 도금 장치는, 음극이 되는 피처리 기판을 유지하는 홀더(holder)와, 상기 홀더와 다른 위치에 설치된 의사 음극과, 상기 홀더에 유지된 상기 피처리 기판의 피도금면과 상기 의사 음극의 어느 쪽에도 실질적으로 면 대 면으로 대향 가능해지는 양극과, 상기 양극을 상기 피처리 기판 홀더와 상기 의사 음극 간으로 이동시키는 이동 기구와, 상기 의사 음극과 상기 양극 간에 접속되어 상기 의사 음극과 상기 양극 간에 채워지는 전해질을 통해 상기 양극과 상기 의사 음극 간에 전류를 공급하는 전원을 포함한다.In order to achieve the above object, the electroplating apparatus of the first aspect of the present invention includes a holder for holding a substrate to be a cathode, a pseudo cathode provided at a position different from the holder, and held in the holder. An anode which is substantially face-to-face opposite to either the plated surface of the substrate and the pseudo cathode, a moving mechanism for moving the anode between the substrate holder and the pseudo cathode, and the pseudo cathode And a power supply connected between the positive electrode and the positive electrode to supply a current between the positive electrode and the pseudo negative electrode through an electrolyte filled between the pseudo negative electrode and the positive electrode.

본 발명의 제2 양상의 전해 도금 장치는 전해질을 채울 수 있는 컵과, 상기 컵의 저부에 구비된 양극과, 상기 컵 상부에서 피처리 기판의 도금면을 상기 양극에 대향하도록 상기 피처리 기판을 유지하는 홀더와, 상기 양극과 상기 피처리 기판 간에 요구에 따라 개재하는 이동 가능해지는 의사 음극과, 상기 의사 음극을 상기 피처리 기판의 도금 시에는 분리시켜서 상기 피처리 기판의 도금 정지 시에는 상기 양극과 실질적으로 면 대 면으로 대향시키는 이동 기구와, 상기 의사 음극과 상기 양극 간에 접속된 전원을 포함한다.The electroplating apparatus of the second aspect of the present invention comprises a cup capable of filling an electrolyte, an anode provided at the bottom of the cup, and the substrate to be treated so that the plating surface of the substrate to be processed is opposed to the anode at the upper portion of the cup. A holder to be held, a movable negative electrode interposed between the positive electrode and the target substrate as required, and the pseudo negative electrode separated at the time of plating of the substrate, and at the time of stopping the plating of the target substrate; And a moving mechanism substantially facing face to face, and a power source connected between the pseudo cathode and the anode.

본 발명의 제3 양상의 전해 도금 방법은, 의사 음극을 준비하고 평판형의 양극을 전해질을 통해 상기 의사 음극과 실질적으로 면 대 면으로 평행하게 무통전 상태에서 대향시켜 상기 양극과 상기 의사 음극을 대향시킨 후에 상기 양극과 상기 의사 음극 간에 전류를 흘리고 상기 양극과 상기 의사 음극 간에 전류를 흘린 후에 음극이 되는 피처리 기판과 상기 양극을 전해질을 통해 대향시켜 상기 피처리 기판 상에 도금막을 형성한다.In the electrolytic plating method of the third aspect of the present invention, a pseudo negative electrode is prepared and a flat plate-shaped positive electrode is opposed to the pseudo negative electrode substantially in parallel with the pseudo negative electrode in a face-to-face manner through an electrolyte, thereby connecting the positive electrode and the pseudo negative electrode. After opposing, a current flows between the positive electrode and the pseudo cathode, and a current flows between the positive electrode and the pseudo negative electrode, and then the substrate to be a negative electrode and the positive electrode are opposed through an electrolyte to form a plated film on the target substrate.

본 발명에서는, 양극과, 이것과 실질적으로 면 대 면으로 평행하게 대향하여 설치된 의사 음극(dummy cathode) 간에 전해질(electrolytic agent)을 채워서 전류를 공급함으로써 블랙 필름의 변질이 억제된다. 쓸모없는 공전해(anode burn-in) 처리가 불필요해지기 때문에 처리량이 향상된다.In the present invention, the alteration of the black film is suppressed by supplying an electric current by filling an electrolyte between an anode and a dummy cathode provided to face the surface substantially in parallel with the anode. Throughput is improved because unnecessary burn-in treatment is unnecessary.

구리 도금에서는 블랙 필름의 형성이 현저하여 본 발명의 효과는 크다. 양극에 인가하는 전류를 도금 재개 직전 혹은 단속적으로 행함으로써, 전력의 소비, 양극의 용해를 억제할 수 있다. 특히, 상기 양극에의 전류 인가를 피처리 기판에의 도금을 행하기 직전에 행함으로써, 피처리 기판에의 도금의 성막 특성을 최대한으로 안정화할 수 있다.In copper plating, formation of a black film is remarkable, and the effect of this invention is large. By carrying out a current applied to the anode immediately before or after plating is restarted, power consumption and dissolution of the anode can be suppressed. In particular, by applying the current to the anode just before plating the substrate, the film formation characteristics of the plating on the substrate can be stabilized to the maximum.

의사 음극과 양극을 모두 실질적으로 평판하게 하고 서로 평행을 유지할 수 있는 기구를 구비하면, 양극에 흐르는 전류 밀도가 균일해져서 양극에 형성되는 블랙 필름을 균일화할 수 있다. 이에 따라, 피처리 기판 전면에 동일한 도금막 성장 속도, 성막 특성을 실현할 수 있다. 양극에 인을 함유하는 구리를 이용함으로써 블랙 필름의 형성이 안정적으로 발생하여 발명의 효과는 현저해진다.If the pseudo cathode and the anode are both substantially flat and provided with a mechanism capable of keeping parallel to each other, the current density flowing through the anode becomes uniform, and the black film formed on the anode can be made uniform. As a result, the same plated film growth rate and film formation characteristics on the entire surface of the substrate can be realized. By using copper containing phosphorus for the anode, formation of the black film occurs stably and the effect of the invention becomes remarkable.

도 1은 종래의 컵식 전해 도금 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional cup electrolytic plating apparatus.

도 2는 도금액 순환 정지 시간과 순환 재개 전에 필요로 하는 메인터넌스(maintenance) 항목과의 관계를 나타내는 다이어그램.2 is a diagram showing a relationship between a plating liquid circulation stop time and a maintenance item required before resuming circulation.

도 3은 도금 전류 정지 시간과 통전 재개(再開) 전에 필요한 메인터넌스 항목의 관계를 나타내는 다이어그램.3 is a diagram showing a relationship between a plating current stop time and a maintenance item required before restarting energization.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 함침식(含浸式) 전해 도금 장치의 개략 구성을 나타내는 도면.4 is a view showing a schematic configuration of an impregnation electrolytic plating apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 제1 실시예에서의 양극과 음극(혹은 기판 홀더)을 평행하게 유지하는 기구를 설명하는 모식적인 단면도.FIG. 5 is a schematic sectional view illustrating a mechanism for holding the positive electrode and the negative electrode (or the substrate holder) in parallel in the first embodiment. FIG.

도 6은 제1 실시예에서 여러가지의 도금 인터벌(interval), 의사 음극의 통전 조건에 대한 도금막의 성능을 나타내는 다이어그램.FIG. 6 is a diagram showing the performance of a plated film against various plating intervals and energization conditions of a pseudo cathode in the first embodiment. FIG.

도 7a 내지 도 7g는 도 6의 의사 음극의 여러 가지 통전 조건의 타임차트.7A to 7G are time charts of various energization conditions of the pseudo cathode of FIG. 6.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 컵식 전해 도금 장치의 개략 구성과, 공전해(空電解)의 방법을 단계적으로 나타내는 모식적인 단면도.8A and 8B are schematic cross-sectional views showing a schematic configuration of a cup type electrolytic plating apparatus according to a second embodiment of the present invention and a method of electrolysis.

도 9a 및 도 9b는 제2 실시예의 변형예에 따른 컵식 전해 도금 장치의 개략구성과, 공전해의 방법을 단계적으로 나타내는 모식적인 단면도.9A and 9B are schematic cross-sectional views showing a schematic configuration of a cup type electrolytic plating apparatus according to a modification of the second embodiment and a method of electrolysis step by step.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101 : 웨이퍼101: wafer

102 : 지지대102: support

103 : 음극 접점103: cathode contact

104 : 시일104: seal

105 : 양극105: anode

106 : 함침 스폰지106: impregnated sponge

107 : 아암107: arm

108 : 용기108: container

109 : 의사 음극109: pseudo cathode

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[제1 실시예][First Embodiment]

제1 실시예의 포인트는, 도금 위치 혹은 도금액의 위치로부터 양극을 분리시켜, 분리 장소에 설치된 의사 음극을 이용하여 전해 작용을 행하게 하는데 있다.The point of the first embodiment is to separate the positive electrode from the plating position or the position of the plating liquid, and to perform the electrolytic action by using a pseudo negative electrode provided at the separation place.

제1 실시예에서는 함침(impregnation)식의 전해 도금 장치에 대하여 설명한다. 함침이란, 액체 이외의 고체, 혹은 고체 액체 혼합물, 또한 기체의 혼합물 등의 함침체가 도금액을 유지하는 상태를 말한다. 도금액은 단독으로 용기 중에 존재하는 경우에 비교하여 공간적 이동에 어느 정도의 제약을 받는다. 함침체가 피처리 기판에 접촉함으로써 도금액은 피처리 기판에 작용을 미친다.In the first embodiment, an impregnation type electroplating apparatus will be described. Impregnation means the state in which the impregnation body, such as solid other than liquid, or a solid liquid mixture, and a mixture of gas, maintains a plating liquid. The plating liquid is somewhat restricted in spatial movement as compared to the case where the plating liquid is present alone in the container. As the impregnating body contacts the substrate, the plating liquid acts on the substrate.

또, 함침체의 일부는 피처리 기판에 접촉하지 않는 경우도 있을 수 있지만, 이 경우에서도 함침체와 피처리 기판의 접촉 부분의 근방에 도금액이 피처리 기판으로 공급되는 상태(예를 들면, 표면 장력으로)가 있을 수 있다. 이러한 상태는 실시하고자 하는 기술의 목적에 따라 용인해도 되며, 또한 한편으로 실시 기술의목적으로부터 부적합하다면 회피하는 것도 가능하다.In addition, although a part of the impregnated body may not come into contact with the substrate to be processed, in this case, a state where the plating liquid is supplied to the substrate to be processed near the contact portion between the impregnated body and the substrate to be processed (for example, the surface Tension). Such a state may be tolerated depending on the purpose of the technique to be implemented, and on the other hand, it may be avoided if it is inappropriate from the purpose of the technique.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도금 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 지지대(102) 상에 상측을 향한 웨이퍼(피처리 기판: 101)가 설치되어 있다. 웨이퍼(101)는 Si 기판 상에 30㎚의 Ta막 및 100㎚의 Cu막을 스퍼터법으로 순차 피착한 것으로, Cu막이 상측을 향하고 있다. 웨이퍼(101) 표면에는 음극 전위를 제공하는 음극 접점(103)이 접속되어 있다. 웨이퍼(101) 상의 음극 접점(103)의 내측에 음극 접점(103)을 도금액으로부터 지키는 시일(104)이 설치되어 있다.4 is a sectional view showing a schematic configuration of a plating apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the wafer (to-be-processed substrate 101) facing upward is provided on the support table 102. The wafer 101 is formed by sequentially depositing a 30 nm Ta film and a 100 nm Cu film on a Si substrate by a sputtering method, with the Cu film facing upward. The cathode contact 103 which provides the cathode potential is connected to the wafer 101 surface. A seal 104 is provided inside the cathode contact 103 on the wafer 101 to protect the cathode contact 103 from the plating liquid.

웨이퍼(101)의 표면에 대향하여 도금액(전해질)을 포함하는 PVA(폴리비닐 알콜)로 이루어지는 함침 스폰지(106)와, 함침 스폰지(106)가 접착된 평판의 함인동제의 양극(105)이 배치되어 있다. 양극은 전원(111)에 접속되어 있다.The impregnated sponge 106 which consists of PVA (polyvinyl alcohol) containing a plating liquid (electrolyte) facing the surface of the wafer 101, and the positive electrode 105 of the copper-containing phosphorus of the flat plate to which the impregnated sponge 106 was bonded are arrange | positioned It is. The positive electrode is connected to the power source 111.

양극(105) 및 함침 스폰지(106)는 아암(이동 기구)(107)의 움직임에 의해 이동 가능하며 도금 위치 A와는 별도로 설치된 대기 위치 B에 양극(105) 및 함침 스폰지(106)를 분리하는 것이 가능하다.The anode 105 and the impregnated sponge 106 are movable by the movement of the arm (moving mechanism) 107 and it is preferable to separate the anode 105 and the impregnated sponge 106 at the standby position B provided separately from the plating position A. It is possible.

대기 위치 B에는, 내부가 도금 액(110)이 채워진 용기(108)가 설치되어 있다. 또한 용기(108) 내에는 금속제의 의사 음극(dummy cathode; 109)이 설치되어 있다. 도금 위치 A에서의 웨이퍼(101)로의 도금에 앞서, 대기 위치 B에서의 양극(105)과 의사 음극(109) 사이로 전류를 흘린다.In the standby position B, the container 108 in which the plating liquid 110 was filled inside is provided. In addition, a metal dummy cathode 109 is provided in the container 108. Prior to plating on the wafer 101 at the plating position A, a current flows between the anode 105 and the pseudo cathode 109 at the standby position B. FIG.

이 공정은 피처리 기판 대기 등으로 장치가 스탠바이(standby) 상태에 있을 때에 행하는 것도 가능하다. 또한, 피처리 기판이 도금 처리의 전후 공정, 예를 들면, 기판 반송이나 건조 등의 공정을 거치고 있는 중에 행하여도 좋기 때문에, 장치의 처리량(피처리 기판 처리 능력)의 저하를 초래하지 않는다.This step can also be performed when the device is in a standby state due to substrate processing or the like. In addition, since the substrate to be processed may be subjected to a step before and after the plating treatment, for example, substrate conveyance or drying, the substrate does not deteriorate the throughput (processing substrate processing capability) of the apparatus.

제1 실시예에서 이용하는 구리 도금의 표준 조건을 다음에 기술한다. 도금 액(110)의 조성은 황산 구리·오 수화물(copper sulfate pentahydrate)(CuSO₄·5H₂O): 250g/리터, 황산(H₂SO₄): 180g/리터, 염산(HCl): 60㎎/리터이고, 또한 도금 액의 페이퍼, 도금 액의 안정성, 양극의 보호, 형성막의 표면 평활화(smoothing), 형성막의 결정립 제어 등 여러 가지 목적으로 폴리머, 착체 형성물(complex compound) 등의 첨가물이 첨가되어 있다.The standard conditions for copper plating used in the first embodiment are described next. The composition of the plating liquid 110 was copper sulfate pentahydrate (CuSO ₄ 5H ₂ O): 250 g / liter, sulfuric acid (H ₂ SO ₄ ): 180 g / liter, hydrochloric acid (HCl): 60 mg. And additives such as polymers, complex compounds, etc., for various purposes such as paper of plating liquid, stability of plating liquid, protection of anode, smoothing of formed film, control of grain of formed film, etc. It is.

또, 아암(107)에는 피처리 기판(101)과 양극(105), 및 양극(105)과 의사 음극(109) 사이를 평행하게 유지하는 기구가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 의사 음극과 양극은 모두 평판이기 때문에, 상호 평행을 유지할 수 있는 기구를 구비하고 있으면, 양극에 흐르는 전류 밀도가 균일해져, 양극에 형성되는 블랙 필름을 균일화할 수 있다. 이에 따라, 피처리 기판 전면에서 동일한 도금 막 성장 속도, 성막 특성을 실현할 수 있다.Moreover, it is preferable that the arm 107 is provided with the mechanism which keeps the to-be-processed substrate 101 and the anode 105, and parallel between the anode 105 and the pseudo cathode 109. Since the pseudo-cathode and the positive electrode are both flat plates, if a mechanism capable of keeping parallel to each other is provided, the current density flowing through the positive electrode becomes uniform, and the black film formed on the positive electrode can be uniformized. As a result, the same plated film growth rate and film formation characteristics can be realized on the entire substrate.

피처리 기판(101)과 양극(105) 사이를 평행하게 유지하는 기구로는, 예를 들면, 도 5와 같이 구성하면 좋다. 도 5는 도 4의 A점에 있어서 지면에 수직 방향의 단면을 나타낸다. 지지대(102)가 설치되는 지지판(112)에 한 쌍의 위치 결정 핀 (114)을 설치하고, 양극(105)을 유지하는 홀더(115)를 유니버설 조인트(118)를 통해 아암(107)에 접속한다. 홀더(115)가 상부로부터 하부로 강하하고, 위치 결정 핀(114)으로 정해지는 평면에 안치되면, 양극(105)과 피처리 기판(101)의 대향면을 평행하게 할 수 있다. 양극(105)과 의사 음극(109) 사이도 마찬가지로 구성할 수 있다.As a mechanism for holding parallel between the to-be-processed substrate 101 and the anode 105, it may be configured as shown in FIG. 5, for example. FIG. 5 shows a cross section perpendicular to the ground at point A of FIG. 4. A pair of positioning pins 114 are provided on the support plate 112 on which the support base 102 is installed, and the holder 115 holding the anode 105 is connected to the arm 107 via the universal joint 118. do. When the holder 115 descends from the top to the bottom and is settled on the plane defined by the positioning pin 114, the opposite surface of the anode 105 and the substrate to be processed 101 can be made parallel. The positive electrode 105 and the pseudo cathode 109 can be configured in the same manner.

또, 함침 스폰지(106)는, PVA 이외에도, 다공질 세라믹, 다공질 테프론, 폴리프로필렌 등을 섬유 형으로 뜨거나, 종이 형태로 가공한 것, 또는 겔화 실리콘 산화물(silica gel)이나 한천질(agar) 등의 부정형물(不定形物) 등이어도 좋다.In addition to the PVA, the impregnated sponge 106 may be made of a porous ceramic, porous teflon, polypropylene, or the like in a fibrous form or processed into paper, or a gelled silicon oxide or agar, or the like. May be indeterminate.

다공질 또는 공극의 크기는 일률적으로 규정되는 것이 아니라, 액체의 점도, 함침체와 액체 사이에서 발생되는 습윤성·표면 장력 등에 따라 변화된다. 함침체는 기본적으로 액체를 유지할 수 있어, 그 액체가 공간적인 이동 제약을 받는(예를 들면, 용기가 없는 상태에서 액체의 대부분이 유출되지 않는) 상태를 달성할 수 있는 것이면 좋다.The size of the porous or voids is not defined uniformly, but varies depending on the viscosity of the liquid, the wettability, the surface tension generated between the impregnating body and the liquid, and the like. The impregnating body should basically be able to hold a liquid so that the liquid can achieve a state in which the liquid is subject to spatial movement constraints (for example, most of the liquid does not spill without a container).

또, 제1 실시예에 있어서는 도금 액 유지의 용이성으로부터 함침 도금법을 이용하였으나, 반드시 함침 스폰지가 필요한 것은 아니며, 상술한 바와 같이 표면 장력을 이용하여 피처리 기판 표면과 함침 스폰지 표면 사이에 좁은 간극을 설치하여 도금 액의 유지를 행하여도 좋다. 도 4에서는 시일(104)이 스페이서를 겸하고 있다.In the first embodiment, although the impregnation plating method was used from the ease of the plating liquid holding, the impregnated sponge is not necessarily required. As described above, a narrow gap is formed between the surface of the substrate to be treated and the impregnated sponge surface by using the surface tension. It may be provided and the plating liquid can be held. In FIG. 4, the seal 104 also serves as a spacer.

함침 스폰지(106)를 웨이퍼의 도전체층에 밀착시킴으로써, 함침 스폰지(106)로부터 도전체층의 표면에 도금 액을 공급한다. 그리고, 전원으로부터 양극(105)으로 전류 밀도 20㎃/㎠의 전류를 공급한다. 양극(105)에 전류를 공급하면, 양극 접점(103)에 전기적으로 접속하는 도전체층의 표면에 구리 도금 박막이 형성된다.The impregnation sponge 106 is brought into close contact with the conductor layer of the wafer, whereby the plating liquid is supplied from the impregnation sponge 106 to the surface of the conductor layer. Then, a current having a current density of 20 mA / cm 2 is supplied from the power supply to the anode 105. When a current is supplied to the anode 105, a copper plated thin film is formed on the surface of the conductor layer electrically connected to the anode contact 103.

웨이퍼 상에 구리 도금 박막을 형성한 후, 아암(107)에 의해 함침 스폰지 (106) 및 양극(105)을 분리 위치 B로 이동시켜, 컵(108) 내의 도금 액(110) 중에 담그고, 양극(105)과 의사 음극(109) 사이로 전류가 흐른다. 이 경우, 의사 음극과 웨이퍼(101)의 사이즈는 대략 동일하게 하였다.After the copper plating thin film was formed on the wafer, the impregnated sponge 106 and the anode 105 were moved to the separation position B by the arm 107, soaked in the plating liquid 110 in the cup 108, and the anode ( Current flows between 105 and pseudo cathode 109. In this case, the sizes of the pseudo cathode and the wafer 101 were approximately the same.

또한, 본 실시예에서는 아암(107)을 이용하여 양극(105)을 분리 위치 B로 이동하였지만, 이동 수단은 아암뿐만 아니라, 사람 손에 의해 양극(105)을 이동하여도 좋다.In addition, although the anode 105 was moved to the separation position B using the arm 107 in this embodiment, the movement means may move the anode 105 not only by an arm but also by a human hand.

분리 위치 B에서의 양극(105)과 의사 음극(109) 사이에 공급하는 전류 조건을 여러가지 바꾸면서 8인치 웨이퍼에 대한 구리 전해 도금 막 두께의 균일성과 홈이나 구멍에 대한 매립 특성을 평가하였다. 형성된 구리 전해 도금 막의 평가 결과를 도 6에 도시한다. 또한, 도 6 중의 양극에 대한 통전 조건(전류 밀도)을 도 7a 내지 도 7g에 도시한다.By varying the current conditions supplied between the anode 105 and the pseudo cathode 109 at the separation position B, the uniformity of the copper electroplating film thickness on the 8-inch wafer and the buried characteristics for the grooves and holes were evaluated. The evaluation result of the formed copper electroplating film is shown in FIG. Moreover, the energization conditions (current density) with respect to the anode in FIG. 6 are shown to FIG. 7A-7G.

시료 번호 1 내지 4는 의사 음극으로 통전하지 않는 경우를 나타내고, 웨이퍼 도금 간의 인터벌(interval) 시간만 바꾸고 있다. 도 7a 내지 도 7g에서는 편의상 웨이퍼(음극) 도금 시의 양극 전류 밀도(I_an)와 의사 음극을 이용한 공전해 시의 양극 전류 밀도(I_an)를 동일 타임 차지 상에 나타내고 있다. 제1 도금은 매엽형 도금에 있어서, 임의의 1웨이퍼에 대한 도금이고, 제2 도금은 다음의 웨이퍼에 대한 도금이다. 인터벌 시간은 제1과 제2 도금 사이의 시간이다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 불과 30분의 프로세스 인터벌이라도 막 두께 균일성이나 매립 성능이 열화하는 것을 알 수 있다. 또한, 인터벌 시간이 길어짐에 따라, 도금 표면으로의 이상 석출물이 많아진다.Sample Nos. 1 to 4 show a case in which the pseudo cathode was not energized, and only the interval time between wafer plating was changed. In Fig. 7a-7g show convenience wafer (cathode) on the same time accounting for the anode current density (I _an) at the time of revolution to the positive electrode current density (I _an) and pseudo negative pole of the plating. The first plating is plating on any one wafer in the sheet-type plating, and the second plating is plating on the next wafer. The interval time is the time between the first and second plating. As can be seen from FIG. 6, it can be seen that the film thickness uniformity and embedding performance deteriorate even in a process interval of only 30 minutes. In addition, as the interval time becomes longer, more abnormal precipitates on the plating surface increase.

시료 번호 5는 인터벌을 360분으로 하여, 웨이퍼에 대한 도금 조건과 동일한 조건으로 의사 음극에 연속 통전한 것이다. 막 두께 균일성이나 매립 성능은 당연히 최량(最良)의 부류에 속하지만, 의사 도금 액의 열화가 빨라져, 전력 소비도 크다.Sample No. 5 is an interval of 360 minutes, and is continuously energized to the pseudo cathode under the same conditions as the plating conditions for the wafer. Although film thickness uniformity and embedding performance belong to the best class, the pseudo plating liquid deteriorates quickly and power consumption is also large.

시료 번호 6은 인터벌을 360분으로 하여, 의사 음극으로 1㎃/㎠로 연속 통전한 것이지만, 막 두께의 균일성이 시료 번호 5에 비하여 열화하기는 하지만, 매우 좋은 결과를 얻을 수 있다.Although Sample No. 6 was continuously energized at 1 kW / cm 2 with a pseudo cathode at an interval of 360 minutes, although the uniformity of the film thickness deteriorated as compared with Sample No. 5, very good results could be obtained.

시료 번호 7은 인터벌 시간을 360분으로 하여, 의사 전류에 대한 통전을 처음에는 행하지 않고, 웨이퍼 도금 재개 2분 전부터 1㎃/㎠로 연속 통전한 것이다. 막 두께의 균일성, 매립 성능은 양호하지만, 도금 표면의 이상 석출물이 조금 생겨나온다.Sample No. 7 is an interval time of 360 minutes, and energized against a pseudo current at first, and continuously energized at 1 mA / cm 2 from two minutes before wafer resumption. Although the uniformity of the film thickness and the embedding performance are good, some abnormal precipitates are formed on the surface of the plating.

시료 번호 8은 인터벌 시간을 360분으로 하여, 의사 전극에 대한 통전을 최초 1㎃/㎠로 연속 통전하고, 웨이퍼 도금 재개 5분 전부터 20㎃/㎠(웨이퍼 도금과 동일 조건)로 통전한 것이다. 이것도 최량의 부류에 속하는 결과를 얻을 수 있었다.In sample No. 8, the interval time was set to 360 minutes, the energization of the pseudo electrode was continuously energized at the first 1 mW / cm 2, and energized at 20 kW / cm 2 (same conditions as wafer plating) 5 minutes before the wafer plating resumed. This also resulted in the best class.

시료 번호 9는 인터벌 시간을 360분으로 하여, 의사 전극에 대한 통전을 15분간 무통전, 15분간 20㎃/㎠의 반복으로 행한 것이다. 매립 성능이나 이상 석출물의 점에서 약간 열화하나, 막 두께의 변동은 억제된다.Sample No. 9 is an interval time of 360 minutes, and the energization of the pseudo electrode is conducted by no electricity for 15 minutes and repeated 20 mW / cm 2 for 15 minutes. Although it slightly deteriorates in terms of embedding performance or abnormal precipitates, variations in film thickness are suppressed.

시료 번호 10은 인터벌 시간을 360분으로 하여, 의사 전극에 대한 통전을 처음에는 행하지 않고, 웨이퍼 도금 재개 5분 전부터 20㎃/㎠로 연속 통전한 것이다. 막 두께의 변동이 약간 크지만, 대체로 양호한 결과를 얻을 수 있었다.Sample No. 10 is an electrical current of 20 kV / cm 2 continuously from 5 minutes before wafer plating is resumed without first conducting power to the pseudo electrode with an interval time of 360 minutes. Although the variation in the film thickness is slightly large, generally good results were obtained.

시료 번호 11은 인터벌을 3600분으로 하여, 웨이퍼에의 도금 조건과 동일한 조건으로 의사 음극에 연속 통전한 것이다. 막 두께 균일성이나 매립 성능은 당연히 최량의 부류에 속하지만, 의사 도금액의 열화가 빨라져서 전력 소비도 커진다．Sample No. 11 was an interval of 3600 minutes, and continuous energization was performed to the pseudo cathode under the same conditions as the plating conditions on the wafer. Film thickness uniformity and landfill performance are of course of the best class, but the deterioration of the pseudo plating solution is accelerated, resulting in high power consumption.

시료 번호 12는 인터벌 시간을 3600분으로 하여, 의사 전극에의 통전을 최초 1㎃/㎠로 연속 통전하고, 웨이퍼 도금 재개 5분전부터 20㎃/㎠(웨이퍼 도금과 동일 조건)로 통전한 것이다. 이것도 최량의 부류에 속하는 결과가 얻어진다.Sample No. 12 is an interval time of 3600 minutes, and the energization of the pseudo electrode is continuously energized at the first 1 mW / cm 2, and energized at 20 kW / cm 2 (same conditions as wafer plating) 5 minutes before the wafer plating resumes. This also results in the best class.

또, 도금을 재개하기 5분전, 혹은 2분전부터 연속 통전을 행하고 있는 것은, 매엽식의 웨이퍼 도금을 재개한 경우, 웨이퍼가 도금 장치에 세트되고 나서 실제로 도금이 행해지는 도금 스테이지에 도달하기까지의 시간이 1∼10분인 경우가 많아서, 그 대표로서 설정된 것이다. 이 1∼10분의 데드 타임을 이용하여 의사 전극에의 통전을 행하면, 도금 작업의 효율화가 도모된다.5 minutes before or 2 minutes before the plating is resumed, the continuous energization is performed when the wafer type wafer plating is resumed, until the wafer is set in the plating apparatus until the plating stage is actually reached. The time is often 1 to 10 minutes and is set as the representative. By energizing the pseudo electrode using this dead time of 1 to 10 minutes, the plating operation can be improved.

이와 같이, 양극 대기 위치 B에 설치된 의사 음극에서의 통전을 연속 혹은 단속적으로 행함으로써, 막 두께의 균일성이나 매립 성능을 유지할 수 있다. 또한, 양극에 공급하는 전류를 적게 하거나 혹은 단속적으로 공급함으로써, 전력 소비, 양극의 용해를 억제할 수 있다.In this way, by energizing the pseudo cathode provided at the anode standby position B continuously or intermittently, the film thickness uniformity and embedding performance can be maintained. In addition, by reducing or intermittently supplying the current supplied to the anode, power consumption and dissolution of the anode can be suppressed.

단속적인 전류 공급은 도 7d, 도 7e, 도 7f, 도 7g에 도시한 조건에 반드시 한정되지 않고, 예를 들면 밀리초 단위의 펄스에서도 효과가 확인되었다. 또한,시료 번호 6과 같이, 1㎃/㎠로 매우 낮은 전류를 공급한 경우도 효과가 확인되었지만, 이것은 미리 형성된 블랙 필름의 누락을 방지하기 위해서는 반드시 큰 전류를 흘릴 필요가 없는 것을 의미하고 있다. 이 경우의 의사 음극과 양극 간의 전위차는 약 0.3V로 매우 낮았다.The intermittent current supply is not necessarily limited to the conditions shown in FIGS. 7D, 7E, 7F, and 7G, and the effect has been confirmed even in pulses of milliseconds, for example. Moreover, although the effect was confirmed also when supplying a very low electric current at 1 mA / cm <2> like Sample No. 6, this means that it is not necessary to flow a large current necessarily in order to prevent the omission of a previously formed black film. In this case, the potential difference between the pseudo cathode and the anode was very low, about 0.3V.

전류 밀도는 반드시 웨이퍼 도금 시간과 동등할 필요는 없고, 저전류 밀도라도 효과는 있다. 그러나, 웨이퍼 프로세스 직전에 고전류 밀도에서의 통전을 행하면, 보다 높은 효과가 얻어진다. 전류는 직류에 한하지 않고 펄스라도 효과는 있고, 전류치도 웨이퍼 도금 시의 전류 밀도를 상회(上回)하여도 좋다.The current density does not necessarily need to be equivalent to the wafer plating time, and even a low current density is effective. However, when energizing at a high current density immediately before the wafer process, a higher effect is obtained. The current is not limited to the direct current but may be pulsed, and the current value may exceed the current density at the time of wafer plating.

[제2 실시예]Second Embodiment

종래 기술에서 진술한 컵식 전해 도금액 장치에 있어서도 본 발명을 적용하는 것은 가능하다. 더미가 되는 웨이퍼를 이용하지 않고 웨이퍼 도금을 행하는 컵 내부에 의사 음극을 도입하고, 이 의사 음극과 양극 간에서의 통전에 의해 블랙 필름을 안정화한다.It is possible to apply this invention also to the cup type electrolytic plating apparatus stated in the prior art. A pseudo cathode is introduced into the cup for wafer plating without using a dummy wafer, and the black film is stabilized by energization between the pseudo cathode and the anode.

도 8a와 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 컵식 전해 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 8a는 웨이퍼(204)에 전해 도금을 실시하는 경우의 구성이고, 기본적으로 도 1의 종래의 컵식 전해 도금의 구성과 동일하다. 즉, 컵(201) 내에 양극(203)과, 컵(201)에 채워져 순환하는 도금액(202)과, 양극(203)과 대향하는 웨이퍼(204) 표면에 마이너스 전위를 제공하는 전극(205)과, 도금액(202)이 전극(205)에 접촉되는 것을 방지하는 시일(206), 웨이퍼(204)와 양극(203)에 원하는 전류를 인가하는 가변 전원(207)이 설치되어 있다. 웨이퍼(204)는 금속제의 홀더(209)에 의해 유지되고 있다.8A and 8B are sectional views showing the configuration of the cup type electrolytic apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8A is a configuration when electroplating the wafer 204, and is basically the same as that of the conventional cup electrolytic plating of FIG. That is, the positive electrode 203 in the cup 201, the plating liquid 202 filled and circulated in the cup 201, and the electrode 205 for providing a negative potential to the surface of the wafer 204 facing the positive electrode 203; A seal 206 for preventing the plating liquid 202 from contacting the electrode 205 and a variable power supply 207 for applying a desired current to the wafer 204 and the anode 203 are provided. The wafer 204 is held by a metal holder 209.

웨이퍼 도금 프로세스 전후의 웨이퍼 반송 시에는, 웨이퍼(204)는 홀더(209)와 함께 홀더 제어 기구(210)에 의해 상측으로 들어 올려져 180°반전된다. 이 상태에서 도금이 종료된 웨이퍼(204)가 언로딩되고, 새롭게 도금을 행하는 웨이퍼(204)가 로딩된다.At the time of conveyance of the wafer before and after the wafer plating process, the wafer 204 is lifted upward by the holder control mechanism 210 together with the holder 209 and reversed by 180 °. In this state, the wafer 204 which has been plated is unloaded, and the wafer 204 which is newly plated is loaded.

제2 실시예에서는, 웨이퍼 홀더(209)가 의사 음극을 겸하고 있고, 웨이퍼(204)가 언로드된 상태[웨이퍼(204)를 로드한 상태라도 상관없음)에서 컵(201)의 상면까지 인하하고, 도금액(202)에 접액한다(도 8b). 다음의 웨이퍼 도금 개시까지의 스탠바이 시에 의사 음극(209)과 양극(203) 간에 도금액(202)을 통해 전류를 흘린다. 이 때, 가변 전원(207)은 원하는 의사 도금 전류(번인 전류)를 흘리도록 조정되고, 스위치(208)에 의해 의사 음극(209)에 접속된다.In the second embodiment, the wafer holder 209 also serves as the pseudo cathode, and is lowered to the upper surface of the cup 201 in the state in which the wafer 204 is unloaded (regardless of the state in which the wafer 204 is loaded). The liquid is brought into contact with the plating liquid 202 (Fig. 8B). The current flows through the plating liquid 202 between the pseudo cathode 209 and the anode 203 at the time of standby until the next wafer plating start. At this time, the variable power supply 207 is adjusted to flow a desired pseudo plating current (burn-in current), and is connected to the pseudo cathode 209 by a switch 208.

또, 접액(接液)이란 도금액 면을 시간을 들여 조금씩 높게 하여 웨이퍼면 (혹은 의사 음극)에 접액시키는 것으로, 웨이퍼와 도금액 표면 간에 거품이 발생하지 않도록 하기 위해서 종종 이용되는 수법이다.In addition, the contact liquid is a technique that is often used in order to prevent the bubbles from occurring between the wafer and the surface of the plating liquid by contacting the surface of the plating liquid with the wafer surface (or pseudo cathode) little by little over time.

또, 제2 실시예에서는 웨이퍼 홀더(209)를 의사 음극으로서 사용하였지만, 전용 의사 음극을 구비하고, 피처리 기판(203)에의 도금막 형성 시는 이 의사 음극을 이동 기구에 의해 분리시켜도 좋다. 도 9a와 도 9b는 이러한 실시예를 나타낸다.In the second embodiment, the wafer holder 209 is used as a pseudo cathode, but a pseudo pseudo cathode may be provided, and the pseudo cathode may be separated by a moving mechanism when the plated film is formed on the substrate 203 to be processed. 9A and 9B illustrate this embodiment.

의사 음극(211)은 메쉬형 금속 또는 금속선을 짠 가요성 벨트로 형성되어 있고, 도 9a의 웨이퍼 도금 시에는 이동 와이어(이동 기구; 212)로 견인되고, 롤러(213)에 의해 가이드되어 컵(201)의 외부로 분리된다.The pseudo cathode 211 is formed of a flexible belt woven from a mesh metal or metal wire, and is pulled by a moving wire (moving mechanism) 212 during wafer plating of FIG. 9A, guided by a roller 213, and a cup ( It is separated out of 201).

양극(203)을 번인할 때는 도 9b에 도시한 바와 같이, 의사 전극(211)은 양극(203)과 실질적으로 면 대 면으로 평행해지도록 컵(201) 내에 도입되며, 의사 전극(201)과 양극(203) 간에 원하는 전류가 가변 전원(207)으로부터 스위치(208)를 통해 공급된다.When the anode 203 is burned in, as shown in FIG. 9B, the pseudo electrode 211 is introduced into the cup 201 so as to be substantially parallel to the surface of the anode 203 in parallel with the pseudo electrode 201. Desired current between the anodes 203 is supplied from the variable power supply 207 through the switch 208.

도 9b에서는 웨이퍼(204)가 접액된 상태가 도시되어 있지만, 웨이퍼(204)는 도금액(210)으로부터 떨어져 언로드된 상태가 되어도 좋은 것은 물론이다.Although the state in which the wafer 204 is in contact with FIG. 9B is shown, of course, the wafer 204 may be unloaded away from the plating liquid 210.

또, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 양극과 의사 음극 간에는 웨이퍼 도금에 사용되는 도금액 자체를 채웠지만, 도금막 형성과 동일 도금액을 사용할 필요는 없고, 다른 도금액이나, 첨가제나 금속 농도가 다른 전해액을 채워도 좋다.In addition, this invention is not limited to the said Example. For example, although the plating liquid itself used for wafer plating is filled between the positive electrode and the pseudo cathode, it is not necessary to use the same plating liquid as the plating film formation, and other plating liquids or electrolytes having different additives or metal concentrations may be filled.

여기에 나타낸 프로세스 조건은 발명의 실시예를 설명하기 위한 편의 상 표준 조건이고, 도금 금속은 물론 각 파라미터는 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있으면 적당하게 변경하여도 좋다.The process conditions shown here are standard conditions for convenience of describing the embodiments of the invention, and each parameter as well as the plated metal may be appropriately changed as long as they do not deviate from the spirit of the present invention.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 도금 대기 기간 중에 양극과 이것에 실질적으로 면 대 면으로 평행하게 대향하는 의사 음극 간에 전해질을 채워 전류를 공급한다. 이에 따라, 블랙 필름의 변질이 억제되고, 쓸모없는 공전해 처리가 불필요해지기 때문에, 도금 처리의 처리량이 향상된다.As described above, according to the present invention, the current is supplied by filling the electrolyte between the positive electrode and the pseudo negative electrode substantially parallel to the face-to-face thereof during the plating standby period. As a result, the deterioration of the black film is suppressed and useless electrolytic treatment is unnecessary, so that the throughput of the plating treatment is improved.

Claims

전해 도금 장치에 있어서,In the electroplating apparatus,

음극이 되는 피처리 기판을 유지하는 홀더(holder)와,A holder holding a substrate to be a cathode;

상기 홀더와 다른 위치에 설치된 의사(擬似) 음극과,A pseudo cathode installed at a position different from the holder,

상기 홀더에 유지되는 상기 피처리 기판의 피도금 면과 상기 의사 음극의 어느 쪽에도 실질적으로 면 대 면으로 대향 가능하게 되는 양극과,An anode which is substantially face-to-face opposed to either the plated surface of the substrate to be processed and the pseudo cathode held by the holder;

상기 양극을 상기 피처리 기판 홀더와 상기 의사 음극 사이로 이동시키는 이동 기구와,A moving mechanism for moving the anode between the substrate holder and the pseudo cathode;

상기 의사 음극과 상기 양극 사이에 접속되고, 상기 의사 음극과 상기 양극사이에 채워지는 전해질을 통해 상기 양극과 상기 의사 음극 사이에 전류를 공급하는 전원A power supply connected between the pseudo cathode and the anode and supplying a current between the anode and the pseudo cathode through an electrolyte filled between the pseudo cathode and the anode;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.Electrolytic plating apparatus comprising a.

제1항에 있어서, 상기 이동 가능한 양극의 상기 피처리 기판 홀더 혹은 상기 의사 음극과의 대향면에, 상기 전해질을 포함시키기 위한 함침체(含浸體)가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.The electrolytic plating apparatus according to claim 1, wherein an impregnating body for containing the electrolyte is included in a surface opposite to the substrate holder or the pseudo cathode of the movable anode.

제2항에 있어서, 상기 함침체가 상기 홀더에 유지되는 상기 피처리 기판에 대향할 때, 상기 피처리 기판과 상기 함침체 사이에 스페이스를 규정하는 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.The electroplating apparatus according to claim 2, further comprising a spacer defining a space between the substrate to be treated and the substrate when the impregnated body is opposed to the substrate to be held by the holder. .

제3항에 있어서, 상기 스페이스는, 상기 전해질의 표면 장력에 의해 상기 피처리 기판과 상기 함침체 사이에 상기 전해질이 채워지는 거리인 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.The electrolytic plating apparatus according to claim 3, wherein the space is a distance at which the electrolyte is filled between the substrate to be processed and the impregnated body by the surface tension of the electrolyte.

제1항에 있어서, 상기 의사 음극을 수납하고, 상기 전해질을 유지하는 컵을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.The electroplating apparatus according to claim 1, further comprising a cup for receiving the pseudo cathode and holding the electrolyte.

제1항에 있어서, 상기 의사 음극과 상기 양극은 모두 실질적으로 평판이며, 상기 의사 음극과 상기 양극을 상호 평행하게 유지하는 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.The electrolytic plating apparatus according to claim 1, wherein both the pseudo cathode and the anode are substantially flat and further comprise a mechanism for keeping the pseudo cathode and the anode parallel to each other.

제1항에 있어서, 상기 양극은, 인을 포함하는 구리로 형성되는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.The electrolytic plating apparatus according to claim 1, wherein the anode is made of copper containing phosphorus.

전해 도금 장치에 있어서,In the electroplating apparatus,

전해질을 채울 수 있는 컵과,A cup that can fill the electrolyte,

상기 컵의 저부(底部)에 구비된 양극과,An anode provided at the bottom of the cup,

상기 컵의 상부에 있어서, 피처리 기판의 도금면을 상기 양극에 대향하도록 상기 피처리 기판을 유지하는 홀더와,A holder for holding the substrate to be processed so as to face a plated surface of the substrate to be opposed to the anode;

상기 양극과 상기 피처리 기판 사이에 요구에 따라 개재하도록 이동 가능하게 된 의사 음극과,A pseudo cathode movable between the anode and the substrate to be processed as required;

상기 의사 음극을 상기 피처리 기판의 도금 시에는 분리시키고, 상기 피처리 기판의 도금 정지 시에는 상기 양극과 실질적으로 면 대 면으로 대향시키는 이동 기구와,A moving mechanism which separates the pseudo cathode from the plating of the substrate to be processed, and faces the anode substantially in a face-to-face manner when the plating of the substrate is stopped;

상기 의사 음극과 상기 양극 사이에 접속된 전원A power source connected between the pseudo cathode and the anode

제8항에 있어서, 상기 피처리 기판 홀더가 상기 의사 음극으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.The electroplating apparatus according to claim 8, wherein the substrate holder to be processed serves as the pseudo cathode.

제8항에 있어서, 상기 의사 음극은, 메쉬 형상 금속 또는 짜여진 금속선으로 이루어지는 가요성 음극이며, 상기 피처리 기판의 도금 시에는 상기 컵 밖으로 분리시키고, 상기 피처리 기판의 도금 정지 시에는 상기 컵 내에 도입되어 상기 양극과 대향하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.The method according to claim 8, wherein the pseudo cathode is a flexible cathode made of a mesh metal or a woven metal wire, and is separated from the cup when the substrate is to be plated, and within the cup when plating of the substrate is stopped. An electroplating apparatus, which is introduced to face the anode.

제8항에 있어서, 상기 이동 기구는, 상기 의사 전극을 상기 양극과 실질적으로 평행하게 유지하는 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.The electroplating apparatus according to claim 8, wherein the moving mechanism includes a mechanism for keeping the pseudo electrode substantially parallel to the anode.

제8항에 있어서, 상기 양극은, 인을 포함하는 구리로 형성되는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.The electrolytic plating apparatus according to claim 8, wherein the anode is made of copper containing phosphorus.

전해 도금 방법에 있어서,In the electrolytic plating method,

제1 처소에 의사 음극을 준비하는 단계와,Preparing a pseudo cathode in a first place;

평판형의 양극을 전해질을 통해 상기 의사 음극과 실질적으로 면 대 면으로 평행하게, 무통전의 상태에서 대향시키는 단계와,Opposing a planar anode through the electrolyte substantially parallel to the pseudo cathode in a face-to-face, in an energized state;

상기 양극과 상기 의사 음극을 대향시키는 단계 후에, 상기 양극과 상기 의사 음극 사이에 전류를 흘리는 단계와,After the step of opposing the anode and the pseudo cathode, passing a current between the anode and the pseudo cathode;

상기 양극과 상기 의사 음극 사이에 전류를 흘리는 단계 후에, 상기 의사 음극이 준비되는 상기 제1 처소 이외의 제2 처소에 제공되어 음극이 되는 피처리 기판과 상기 양극을 전해질을 통해 대향시켜, 상기 피처리 기판 상에 도금 막을 형성하는 단계After the step of flowing a current between the positive electrode and the pseudo negative electrode, the positive electrode is opposed to the substrate to be treated at a second location other than the first location where the pseudo negative electrode is prepared to be a negative electrode through an electrolyte. Forming a plating film on the processing substrate

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.Electrolytic plating method comprising a.

제13항에 있어서, 상기 도금 막은, 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.The electroplating method according to claim 13, wherein the plating film contains copper.

제13항에 있어서, 상기 양극과 상기 의사 음극 사이에 전류를 흘리는 단계는, 상기 피처리 기판의 도금을 하기 위해 흘리는 전류보다도 적은 전류를 흘리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.The electrolytic plating method according to claim 13, wherein the flowing of the current between the anode and the pseudo cathode includes passing a current less than the current flowing for plating the substrate.

제13항에 있어서, 상기 양극과 상기 의사 음극 사이에 전류를 흘리는 단계는, 상기 피처리 기판에의 도금 직전에 소정 시간, 상기 피처리 기판에의 도금 전류와 대략 동등한 전류를 흘리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.15. The method of claim 13, wherein flowing a current between the anode and the pseudo cathode includes flowing a current approximately equal to a plating current to the target substrate for a predetermined time immediately before plating on the target substrate. Electrolytic plating method characterized in that.

제16항에 있어서, 상기 소정 시간은 1분 이상 10분 이내인 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.The electrolytic plating method according to claim 16, wherein the predetermined time is 1 minute to 10 minutes.

제13항에 있어서, 상기 양극과 상기 의사 음극 사이에 전류를 흘리는 단계는, 상기 피처리 기판의 도금 전류보다 적은 전류를 최초로 흘리고, 상기 피처리 기판에의 도금 직전에 소정 시간, 상기 피처리 기판에의 도금 전류와 대략 동등한 전류를 흘리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.15. The method of claim 13, wherein the flowing of the current between the anode and the pseudo cathode comprises first flowing a current less than a plating current of the substrate, and for a predetermined time immediately before plating on the substrate, An electroplating method comprising the step of flowing a current approximately equal to the plating current to.

제18항에 있어서, 상기 소정 시간은 1분 이상 10분 이내인 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.The electrolytic plating method according to claim 18, wherein the predetermined time is 1 minute to 10 minutes.

제13항에 있어서, 상기 양극과 상기 의사 전극을 무통전 상태에서 대향시키는 단계와, 상기 양극과 상기 의사 음극 사이에 전류를 흘리는 단계를, 교대로 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.The electroplating method of claim 13, further comprising: alternately repeating opposing the anode and the pseudo electrode in an energized state, and alternately flowing a current between the anode and the pseudo cathode. Way.

전해 도금 장치에 있어서,In the electroplating apparatus,

전해질을 채울 수 있는 컵과,A cup that can fill the electrolyte,

상기 컵의 저부에 구비된 양극과,An anode provided at the bottom of the cup,

상기 컵의 상부에 있어서, 음극이 되는 피처리 기판의 피도금 면을 상기 양극에 대향하도록 상기 피처리 기판을 유지하며, 상기 피처리 기판 상에 배면을 마주하여 배치되는 금속제의 홀더와,A metal holder in the upper portion of the cup, the holder being held so that the surface to be plated of the substrate to be the cathode faces the anode, the metal holder being disposed facing the back surface on the substrate;

상기 피처리 기판의 도금이 정지될 때 상기 금속제의 홀더를 의사 음극으로서 상기 양극에 대향하여 배치하도록 구성된 홀더 제어 기구와,A holder control mechanism configured to dispose the metal holder as a pseudo cathode opposite the anode when plating of the substrate to be processed is stopped;

상기 기판과 상기 양극 사이와, 상기 의사 음극과 상기 양극 사이에 접속된 전원A power source connected between the substrate and the anode and between the pseudo cathode and the anode

제21항에 있어서, 상기 양극은 구리를 포함하는 인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.The electrolytic plating apparatus according to claim 21, wherein the anode is made of phosphorus containing copper.